脉冲等离子体火箭有望在太空旅行中实现疯狂的加速

NASA和Howe Industries正在研究一种新的火箭,使火星之旅变得更加容易管理。脉冲等离子火箭可以拥有10万牛顿的推力,解锁高达50万英里/小时的速度,从而缩短了返回这颗红色星球的数月时间。
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以我们目前的技术,往返火星大约需要两年的时间:9个月到达那里,3个月闲逛,等待火星和地球的相对位置再次接近,然后再花9个月回来。由美国国家航空航天局资助的Howe Industries公司的目标,是利用其脉冲等离子体火箭发动机设计,使往返旅行接近7个月的观光之旅。
火星的距离可以近至3470万英里(5580万公里),也可以远至2.488亿英里(4.004亿公里),这取决于我们的这两颗行星在围绕太阳运行的轨道上的位置。
也许你已经看过脉冲等离子体火箭(PPR)的数据:100000牛顿(73756磅-英尺)的推力和5000的比冲。对于我们这些不是火箭科学家的人来说,这些数字很好。真的很好。尤其是在真空的太空中。
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比冲是对所用燃料的“活力”(不是科学术语)的测量。数字越高,火箭的效率就越高。想象一下,当谈论特定的比冲时,为了获得更大的效果,付出更少的努力。例如,我们看到的往返地球的太空探索技术公司星舰在海平面上的比冲为327,在太空真空中的比冲则为380。5000的比冲意味着,火箭在太空中运行更长距离所需的燃料有效载荷要低得多。100000 N的推力意味着它将以高达每小时50万英里(约80万公里/小时)的潜在速度顺利前进!
星舰与PPR的对比有点像苹果与桔子的对比。虽然PPR将有令人难以置信的效率和大量的推力,但它不会有逃离地球大气层所需的完全爆发的推力。它仍然需要搭载一枚专为从地球升空而设计的火箭,但一旦进入真空空间,要小心了!
PPR的工作原理是燃料 —— 很可能是气体 —— 被电离产生等离子体。通过快速将电能释放到等离子体中,它可以产生短而强烈的等离子体爆发,而不是连续运行。接下来,可以使用电磁场通过磁喷嘴加速等离子体,从而产生推力。
有了拟议的裂变反应堆,理论上,PPR将能够推动更重的满载货物的航天器,这些航天器配备了更多的防护装置,以抵御银河系宇宙射线(致命的太空辐射)和碎片,从而保护人类以及我们在这颗红色星球上开店所需的所有零食。
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与传统火箭相比,脉冲火箭发动机在太空中的优势 —— 除了可能达到50万英里/小时的突破速度之外 —— 还在于它的超高效率、用于太空机动的微调推力控制、更小的燃料有效载荷和热管理。脉冲效应产生的连续热量更少,反过来,它的快速组件也不会那么快被磨损。
PPR最初源自脉冲裂变聚变概念(PuFF),但经过修改,使其成本更低、更小、更简单。
当然,这只是第一阶段的一部分。NIAC(美国国家航空航天局创新先进概念)第一阶段的研究重点是用于人类和货物运输到火星的大型、重型防护船,以发展火星基地。
Howe Industries的研发工程师布里安娜·克莱门茨写道:
在第二期,我们计划:
优化发动机设计,降低质量,提高 [比冲]
执行主要组件的概念验证实验
完成一艘飞船的设计,用于载人前往火星
Howe Industries公司几年前提出的卫星“太阳能蒸汽火箭发动机”的时代,也许已经一去不复返了。
同时,也不要被该公司大约1999年的GeoCities网站所愚弄,它有一些非常聪明的人在Howe Industries公司工作,他们计划让我们的太阳系统变得更小。
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